ナノ構造による固液界面の熱物性制御

• 研究課題/領域番号: 19560207
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 長山 暁子 九州工業大学, 工学研究院, 准教授 (60370029)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2008年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2007年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: 熱物性 / ナノ構造 / 固液界面 / マイクロチャンネル / MEMS / 分子動力学法 / 濡れ性 / 界面層

研究概要

半導体製造技術をベースにした微細加工技術の進歩は, μm またはnm オーダの熱輸送ディバイスの製作を可能にした. このような小さな系では, 重力の影響よりも固体と液体の界面が重要な役割を果たし, 界面効果が顕著になる. 本研究では, ナノスケールの分子動力学解析を進めると同時に, 微細加工技術を用いたマイクロスケールの伝熱実験を行い, ナノ構造が固液界面の伝熱特性に及ぼす影響を調べた. 固液界面の伝熱特性は, 流路寸法が50μm 以下になれば界面構造の影響を受けやすく, 親水部と疎水部を交互に配置した機能性伝熱面が固液界面の熱物性を能動的に制御できることが分かった.

研究成果

• [雑誌論文] On the Evaporation Rate of Ultra Thin Liquid Film at the Nanostructured Surface : a Molecular Dynamics Study (2009)
  • 著者名/発表者名: Gyoko Nagayama, Masako Kawagoe, Atsushi Tokunaga and Takaharu Tsuruta
  • 雑誌名: International Journal of Thermal Sciences (in press)
  • NAID: 120002443242
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Nanostructures on Solid-liquid Interfacial Boundary Condition in Nanoflow (2009)
  • 著者名/発表者名: Gyoko Nagayama, Kosuke Yanai and Takaharu Tsuruta
  • 雑誌名: Proceedings of 6th International Conference on Computational Heat and Mass Transfer No.221
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Macroporous on No-Mask Silicon Substrate for Application to Microsystems (2008)
  • 著者名/発表者名: Gyoko Nagayama, Ryuji Ando, Kei Muramatsu and Takaharu Tsuruta
  • 雑誌名: Proceedings of 2nd Integration & Commercialization of Micro & Nanosystems International Conference & Exhibition No.70323 ページ: 1-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat Transfer Enhancement at Nanostructured Surface in Parallel-plate Microchannel (2007)
  • 著者名/発表者名: Gyoko Nagayama, Seishi Sibuya, Masako Kawagoe and Takaharu Tsuruta
  • 雑誌名: Proceedings of International Conference on Power Engineering-2007 No.E053 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the Evaporation rate of Ultra Thin Liquid Film at the Nanostructured Surface : a Molecular Dynamics Study (2007)
  • 著者名/発表者名: Gyoko Nagayama, Atsushi Tokunaga and Takaharu Tsuruta
  • 雑誌名: Proceedings of 5th International Conference on Computational Heat and Mass Transfer ページ: 205-210
  • NAID: 120002443242
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat Transfer Enhancement at Nanostructured Surface in Parallel-plate Microchannel (2007)
  • 著者名/発表者名: Gyoko Nagayama, Seishi Sibuya, Masako Kawagoe and Takaharu Tsuruta
  • 雑誌名: Proceedings of International Conference on Power Engineering 2007 2 ページ: 999-1006
  • 査読あり
• [学会発表] Evaporation rate of liquid film in nanosystem (2008)
  • 著者名/発表者名: Takaharu Tsuruta
  • 学会等名: 6th US-Japan Joint Seminar on Nanoscale Transport Phenomena-Science and Engineering
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2008-07-15
• [学会発表] 固液界面の熱物質輸送機構におけるナノ構造の効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 長山暁子
  • 学会等名: 日本機械学会2008年度年次大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2008-07-04
• [学会発表] 固液界面構造が極薄液膜の蒸発に及ぼす影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 城谷将宏
  • 学会等名: 第45回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2008-05-21
• [学会発表] Microstructures of Porous Silicon and its Surface Wettability (2008)
  • 著者名/発表者名: Gyoko Nagayama
  • 学会等名: The 7th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
  • 発表場所: Sapporo Japan
• [学会発表] 固液界面の熱物質輸送機構におけるナノ構造の効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 長山暁子
  • 学会等名: 日本機械学会2008年度年次大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Evaporation rate of liquid film in nanosystem (2008)
  • 著者名/発表者名: Takaharu Tsuruta
  • 学会等名: The 6th US-Japan Joint Seminar on Nanoscale Transport Phenomena -Science and Engineering
  • 発表場所: Boston USA
• [学会発表] Fabrication of Macroporous on No-Mask Silicon Substrate for Application to Microsystems (2008)
  • 著者名/発表者名: Gyoko Nagayama
  • 学会等名: The 2nd Integration & Commercialization of Micro & Nanosystems International Conference & Exhibition
  • 発表場所: Hongkong China
• [学会発表] 固液界面構造が極薄液膜の蒸発に及ぼす影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 城谷将宏
  • 学会等名: 第45回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 筑波
• [学会発表] 固液界面の熱伝達に及ぼすナノ微細構造の影響 (2007)
  • 著者名/発表者名: 川越 政子, 長山 暁子, 鶴田 隆治
  • 学会等名: 第44回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 長崎市/長崎ブリックホール
  • 年月日: 2007-05-22
• [学会発表] Heat Transfer Enhancement at Nanostructured Surface in Parallel-plate Microchannel (2007)
  • 著者名/発表者名: Gyoko Nagayama
  • 学会等名: Proceedings of International Conference on Power Engineering-2007
  • 発表場所: Hangzhou China
• [学会発表] On the Evaporation rate of Ultra Thin Liquid Film at the Nanostructured Surface : a Molecular Dynamics Study (2007)
  • 著者名/発表者名: Gyoko Nagayama
  • 学会等名: The 5th International Conference on Computational Heat and Mass Transfer
  • 発表場所: Canmore Canada
• [学会発表] 固液界面の熱伝達に及ぼすナノ微細構造の影響 (2007)
  • 著者名/発表者名: 川越政子
  • 学会等名: 第44回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 長崎
• [学会発表] マイクロチャンネルの対流熱伝達に及ぼすナノ構造界面の影響 (2007)
  • 著者名/発表者名: 渋谷誠司
  • 学会等名: 日本機械学会九州支部第60期総会講演会
  • 発表場所: 北九州
• [備考]
  • URL: http://www.heat.mech.kyutech.ac.jp/